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21 août 2015 5 21 /08 /août /2015 09:35
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The reduction of Mn (2) : concerning the mixed carbide (Fe,Mn)3.C

*According to Ellingham, the reduction of MnO to Mn metal by C is effective from a temperature of 1400°C. This theoretical reaction is not confirmed in the blast furnace because it takes place in contact with an excess of solid C as metallugical coke. In a bloomery furnace, blown with a cold and often damp air, this temperature is not reached except in the combustion zone. *In fact, in the bloomery furnace as in the blast furnace, the reduction of MnO in Iron-Manganese mixed carbide takes place at lower temperature *In a blast furnace producing standard Ferromanganese 78%Mn and 12%Iron the reduction of an ideal mixture MnO-FeO-C takes place around 1080°C *In a bloomery furnace, iron produced from an low manganiferous iron ore, can contain Mn as (Fe,Mn)3.C formed at a temperature lower 1100°C *In a bloomery furmace, according to the MnO content of the iron ore used, cast iron is formed if FeO and MnO are in a close contact in the ore (the normal case for a manganiferous iron ore). *The Fe-Mn-C ternary system was established by Isobe for a Mn content between 0 and 100% and a C content between 0 and 10% through thermal, dilatometric and magnetic analyses and examinations by x-ray and microscopy. « We present for our part, a section of the system Iron-Manganese -Carbon in 10% steps between 20 and 80 Mn%, indicating for each section the different forms affected by the iron-manganese carbide: : (Mn,Fe)3C, (Mn,Fe)23C6, (Mn,Fe)5C2, (Mn,Fe)7C3... » (Schürmann & al. 1977, 153-159)

The chapter 3 (in preparation) answer two questions :

*Why the bloomery furnace cast iron is free from manganese ?

*Why in a few bloomery furnace operations, indirect reduction reactions are observed ?

La réduction du manganèse (2) :concernant le carbure mixte (Fe,Mn)3. C

*Suivant Ellingham , la réduction par le C de MnO en Mn métal serait effective à1400°C (ou à une température supérieure. Cette réaction théorique n’est pas vérifiée au haut fourneau parce qu’elle intervient en présence d’un excés de C solide sous forme de coke métallurgique. Au bas fourneau, soufflé en air froid et humide, cette température n’est pas atteinte sauf dans la zone de combustion.

*On constate en fait au bas fourneau comme au haut fourneau que la réduction de MnO en carbure mixte de Fer-Manganèse (Fe,Mn)3. C intervient à des températures bien inférieures

*Au haut fourneau produisant du ferromanganèse standard à 78% Mn et 12% de Fer, on calcule ainsi que la réduction d’un mélange idéal MnO-FeO intervient dès 1080°

* Au bas fourneau , le fer produit à partir d’un minerai de fer contenant MnO en faible quantité, peut contenir du manganèse sous forme de carbure (Fe,Mn)3.C formé à une température comprise entre 800 et 1100°C

* Au bas fourneau, suivant la teneur en MnO du minerai de fer, on constate la formation de fonte si MnO est en contact étroit avec FeO dans le minerai (cas des minerais de fer manganèsifères). *Le systéme ternaire Fe-Mn-C a été établi par Isobe pour une teneur en Mn comprise entre 0 et 100% et une teneur en C comprise entre 0 et 10% grâce à des analyses thermiques, dilatométriques et magnétique,et des examens au rayons X et au microscope . « Nous présentons quant à nous, des coupes du système Fer-Manganèse -Carbone pour des teneurs en manganèse de dix en dix % comprises entre 20 à 80% de manganèse et indiquant les différentes formes affectées par le carbure mixte de manganèse et de fer: (Mn,Fe)3C, (Mn,Fe)23C6, (Mn,Fe)5C2, (Mn,Fe)7C3....(Schürmann & al. 1977, 153-159)".

Le chapitre 3 (en préparation) répond à deux questions :

*Pourquoi la fonte produite au bas fourneau ne contient pas de manganèse ?

*Pourquoi dans certaines opérations au bas fourneau, des réactions de réduction indirecte peuvent-elles être observées ?

Références

(Plus rares après 1980 : le procédé de fabrication du ferromanganèse au haut fourneau disparait au profit du four électrique)

(More rarer after 1980 : then, the blast furnace ferromanganese process disappears in aid the electric furnace one’s)

°Hillert & al., A thermodynamic Analysis of the Fe-Mn-C System, Metallurgical Transactions A, volume 8A, january 1977-5

°Schürmann & al., Schmelz gleichgewichte des Dreistoffsystems Eisen-Mangan-Kohlenstoff, Giesserei Forschung , 1977-6, 153-159.

°Isobe, On the liquidus line of Fe-Mn alloys, Science Reports of the Research Institutes, Tohoku University. Ser. A, Physics, Chemistry and Metallurgy, 1951, 3, 2, 151~154

°Desforges & al., Manganese in ferrous metallurgy. Centre du Manganèse, Paris, 1976

°Irsid, Recueil de données thermiques et thermochimiques à l’usage des sidérurgistes, 1953

°Brandes & al., Manganese Phase Diagrams, Centre du manganèse, Paris, 1980

°Braga & al. Prereduction of self-reducing pellets of manganese ore: Ironmaking & Steelmaking, Volume 34, Number 4, July 2007 , 279-284

ET. 19/08/2015

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Published by Edmondtruffaut
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